[实用新型]一种矿场稠油管道减阻用水环发生装置

说明书

技术领域

本实用新型属于稠油管道输送节能减阻领域，具体涉及一种矿场稠油管道减阻用水环发生装置。

背景技术

油田采出的稠油都含有一定数量的石蜡、沥青或胶质等有机化合物成分，这些成分在运输过程中由于温度和压力的变化会不断地析出，阻碍稠油的流动。特别是高凝、高粘稠油，矿场管道输送过程中需要预防其凝固、结蜡引发的管道堵塞。为达到减阻运输的目的，就必须改善管道中稠油的流动性。

目前一般通过降低稠油粘度来增加其流动性，主要采用两种方法：1.加热方法，通过提高稠油运输温度来降低稠油粘度，从而减少运输过程中的摩擦阻力，但加热方法耗能较高（有的油田运输温度高达110℃），经济投入大，而且当管线温度降至环境温度时常发生凝管事故；2.添加化学药剂的方法，通过添加一些化学药剂（如降粘剂）来改变稠油表面活性或润湿性以减少稠油运输过程中的阻力，但是对于不同性质的稠油常常需要不同的化学配方，药剂的配置也会浪费一定的人力物力，且化学处理剂一般呈酸性，会加速管道的腐蚀，若处理后的药剂无法回收，还会造成一定程度的环境污染。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术缺点，提供一种矿场稠油管道减阻用水环发生装置，摒弃了传统以降粘为基础的稠油运输减阻方法，避免了加热或添加化学药剂方法所造成的大量资源消耗、管道腐蚀和环境污染等问题。

矿场稠油管道减阻用水环发生装置，包括：外部套管、圆环形流道入口封头、切向入水管、中心输油管。外部套管和中心输油管进出口直径均不相等，入口直径均大于出口直径，中部存在渐缩段，外部套管入口直径比中心输油管入口直径大，两管同轴平行放置，在两管之间形成一圆环形流道，圆环形流道径向宽度沿程不变，流道入口由圆环形流道入口封头封堵。外部套管邻近封头处连接有一与外部套管管轴夹角θ为50°~70°的切向入水管。切向入水管内径与圆环形流道径向宽度相等，其入口设置外螺纹，用于连接矿场供水设备向圆环形流道引入高速水流。中心输油管入口设置内螺纹，用于连接上游矿场稠油管道，外部套管出口设置外螺纹，用于连接下游矿场稠油管道。中心输油管入口直径与外部套管出口直径相等。中心输油管总长度比外部套管总长度短，圆环形流道在外部套管出口上游消失。

本实用新型可达到的效果是，通过本装置引入高速水流在装置内壁形成水环并在下游稠油管道中保持一段有效距离，以达到减阻运输的目的。水环形成后可产生三种效果：水环紧贴管壁，避免了稠油与管壁的直接接触，相比满管稠油流动降低了运动阻力；水环可作为稠油运输载体，水流动能不断传递给稠油，带动稠油运移；水环中水流的旋转推进增强了稠油扰动，减小了稠油凝固、结蜡的可能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型入口俯视平面结构示意图。

图3是本实用新型A-A剖面阶梯剖示图。

其中：1.外部套管、2.圆环形流道入口封头、3.切向入水管、4.中心输油管。

具体实施方式

矿场稠油管道减阻用水环发生装置，包括：外部套管1、圆环形流道入口封头2、切向入水管3、中心输油管4。外部套管1和中心输油管4进出口直径均不相等，入口直径均大于出口直径，中部存在渐缩段（如图1）。中心输油管4入口设置内螺纹，用于连接上游矿场稠油管道；外部套管1出口设置外螺纹，用于连接下游矿场稠油管道。中心输油管4入口直径与外部套管1出口直径相等，可安装于矿场稠油管道任意位置。外部套管1入口直径比中心输油管4入口直径大，两管同轴平行放置，在两管之间形成一圆环形流道，圆环形流道径向宽度沿程不变，流道入口由圆环形流道入口封头2封堵。外部套管1邻近封头处连接有一与外部套管1管轴呈θ角的切向入水管3（如图3），切向入水管3内径与圆环形流道径向宽度相等（如图2，图3），切向入水管3入口设置外螺纹，用于连接矿场供水设备向圆环形流道引入高速水流。中心输油管4总长度比外部套管1总长度短，圆环形流道在外部套管1出口上游消失。

一般矿场稠油运输管线长度较短，本装置产生的水环效应可以实现良好的减阻效果。由于外部套管1出口直径与中心输油管4入口直径相等，且中心输油管4入口设置内螺纹，外部套管1出口设置外螺纹，装置两端可以自由安装在矿场稠油管道的任意位置。切向入水管3上设置外螺纹，可用于连接矿场供水设备向圆环形流道引入高速水流。切向入水管3内径和圆环形流道宽度相等，水流入射方向与稠油流入方向成50°~70°夹角，高速水流切向射入水环通道，紧贴外部套管1内壁形成旋转水流，并以一定速度向下游推进，旋转水流紧贴外部套管1内壁形成水环，且在一定距离内水环会在管壁上形成一定厚度的动态水层。由于中心输油管4总长度比外部套管1总长度短，圆环形流道在外部套管1出口上游消失，装置出口处油水界面已经接触，但由于动态水层的存在，稠油不会直接与管壁接触，相比满管稠油流动降低了运动阻力，且水流动能不断传递给稠油，带动了稠油的运移。同时水环旋流对管壁产生一定的冲洗作用，抑制了管壁处的结垢，而且旋转推进的水流增强了稠油扰动，减小了稠油凝固、结蜡的可能。